INFORME GASES FISICOQUIMICA TERMINADO NOEL

Instituto de Ciencias y Humanidades, QUÍMICA Análisis de principios y aplicaciones, LUMBRERAS editores, Tomo I, Lima, pp- 572, 2008.

PERRY R, Manual del Ingeniero Químico, Mc Graw Hill, Tomo 3, pp135
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Laboratorio de FisicoquímicaTEMA: GASESLaboratorio de FisicoquímicaTEMA: GASES Profesor: Torres Díaz Francisco
Laboratorio de Fisicoquímica
TEMA: GASES
Laboratorio de Fisicoquímica
TEMA: GASES

Integrantes: Código:
Pimentel Ramos Lino 12170044
Norabuena Torres Noel 1217

Turno: Lunes de 08:00-11:00 horas.

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TABLA DE CONTENIDO

I. RESUMEN: 3
II. OBJETIVO: 5
III. FUNDAMENTO TEÓRICO: 5
Gases ideales 5
Gases reales 6
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 7
IV.1 Materiales 7
IV.2 Reactivos 7
IV.3.1 Determinación de la densidad de gases por el método de Víctor Meyer: 8
IV.3.2 Relación de las capacidades caloríficas por el método de Clément y Desormes: 9
V. CALCULOS Y RESULTADOS 10
V.1 Tablas de datos experimentales 10
V.3 Cálculos 11
V.3.1 Densidad del Gas (Cloroformo) por el método de Víctor Meyer: 11
V.3.2 Relación de las capacidades caloríficas del aire por el método de Clément y Desormes 14
V.4 Tablas de resultados y % de errores 17
VI. CONCLUSION: 18
VII. DISCUSION: 19
VIII. BIBLIOGRAFÍA 20

RESUMEN:
El objetivo principal de la práctica es el de determinar las principales propiedades de los gases (CHCL3), como por ejemplo la de capacidad calorífica, mediante el método de Clément y Desormes; o también la propiedad de densidad, mediante el método de Víctor Meyer.
Según el método de Víctor Meyer:
Para determinar la densidad de gases, mediante el método de Víctor Meyer, primero tenemos que corregir la presión barométrica, mediante la siguiente fórmula:
P´b=Pb-(100-h)100F
Remplazando los valores, hallamos:
P´b=758.73mmH
También tenemos que corregir el volumen del aire desplazado a condiciones normales:
PCNxVCNTCN=PCLVCLTCL
VCN=0.0179L
Luego determinamos la densidad teórica del vapor a condiciones normales, según la ecuación de Berthelot:
R´=R1+9TCP128PcT1-6TC2T2L atmmol K
Luego de reemplazar los valores, de la ecuación de Berthelot, obtenemos:
R=58.87L mmHgmol K
Luego determinamos la densidad del vapor a condiciones normales.
ρExperimentalCN=mVCN…
ρExperimentalCN=8.0459gL
ρTeóricoCN=PMR´T
ρTeóricoCN=5.18gL
Para poder determinar el porcentaje de error, utilizaremos la siguiente fórmula:
%E=Vt-VeVtx100%
%E=55%
Para poder hallar la relación de capacidades caloríficas, necesitaremos la siguiente fórmula:
γ=CPCV=h1h1-h2
γexp=1.263
Cv=9.47521 calmol K
Cp=11.46121 calmol K
Luego hallaremos el porcentaje de error:
%E=Vt-VeVtx100%
%Errorγaire=9.784%
%ErrorCv=86.078%
%ErrorCp=61.9225%
OBJETIVO:

Estudiar las principales propiedades de gases en este caso del cloroformo CHCL3 y del aire, tales como densidad y capacidad calorífica respectivamente.
FUNDAMENTO TEÓRICO:

Un gas constituye el estado físico más simple de la materia, cuya característica principal es que la sustancia llena completamente el recipiente que la contiene. Por ello se dice que los gases son fluidos que no tienen forma ni volumen definido.
Los gases se comportan de dos formas:
Los gases ideales.
Los gases reales.
Gases ideales
"Las moléculas de una gas ideal son puntuales, es decir son de forma esférica y de dimensión (volumen) despreciable". "Un gas real tiende a un comportamiento ideal a presiones bajas y temperaturas altas, porque a dichas condiciones las fuerzas intermoleculares tienden a cero."

Ecuación universal de los Gases Ideales
Es denominada también ecuación de estado de los gases ideales, porque nos permite establecer una relación de funciones de estado, que definen un estado particular de una cierta cantidad de gas (n).
PV=nRT…(1)
Donde: n=WM
R constante universal de gases
V volumen del gas, debe medirse siempre en litros (L)
T temperatura del gas, debe medirse en escala Kelvin (K)
P presión absoluta del gas
Otras formas de expresar la ecuación universal:
PV=WMRT…(2)
Donde W es la masa en gramos del gas y M la masa molar del gas, expresado en g/mol.
En función a la densidad (D=WV) del gas tenemos: PM=WVRT PM=DRT…(3)
Gases reales
Presentan fuertes atracciones intermoleculares, siendo el volumen significativo respecto al total. Estos gases no siguen la ecuación (1) y en la (2) y (3) se reemplaza R por un R´.
Existen ecuaciones llamadas ecuaciones de estado, que corrigen las desviaciones de la idealidad, entre ellas tenemos la de Berthelot.
R´=R1+9TCP128PcT1-6TC2T2L atmmol K…(4)

Capacidades caloríficas de los Gases
La capacidad calorífica de una sustancia es el calor necesario para elevar, en una unidad termométrica. Hay dos tipos de capacidad calorífica: a presión constante y a volumen constante. La relación entre ambas puede ser determinada experimentalmente mediante el método de Clément y Desormes. Mediante este método, en un sistema a presión superior a la atmosférica, se realiza una expansión diabática, y luego un calentamiento a volumen constante; para un sistema de este tipo se cumple:
CPCV=lnP1-lnP0lnP1-lnP0…(5)
Y si el cambio de presión es pequeño, sabiendo que p=ρgh:
γ=CPCV=h1h1-h2…(6)
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
IV.1 Materiales

1 Vaso de 600 mL.
1 Vaso de 200 mL.
1 Vaso de 50 mL.
Ampolla de vidrio y termómetro.

IV.2 Reactivos
Cloroformo (CHCl3)

IV.3 Procedimiento:

IV.3.1 Determinación de la densidad de gases por el método de Víctor Meyer:
a) Instalamos el equipo como muestra la siguiente figura (fig. 4.1):

b) Colocamos agua en el vaso precipitado y manteniendo abierto el tapón del tubo de vaporización y la llave de la bureta cerrada, dejamos que el agua contenida en el vaso ya mencionado hierva durante 10 minutos.
c) Mientras esto ocurría, taramos la balanza con una ampolla sin muestra, para luego pesarla pero cuando ésta ya contenía un chorrito de cloroformo.
d) Abrimos la llave de la bureta igualamos los niveles de agua de ésta con la pera. Colocamos el tapón al tubo de vaporización y observamos en cuantos milímetros se desnivelaba el agua, tomamos nota y quitamos el tapón.
e) Abrimos la ampolla y la colocamos en el tubo de vaporización, inmediatamente cerramos este tubo con el tapón. A continuación, una vez que el agua deja de descender igualamos los niveles.
f) Cerramos la llave de la bureta y esperamos 10 minutos, a continuación tomamos la temperatura del agua contenida en la pera.

IV.3.2 Relación de las capacidades caloríficas por el método de Clément y Desormes:
a) Armamos el equipo así como lo muestra la siguiente figura (fig. 4.2):

b) Tapamos B con el dedo y con ayuda del balón otorgamos gas al sistema. Bombeamos hasta que el desnivel de agua en el manómetro sea de 6 centímetros.
c) Destapamos B y la tapamos inmediatamente en el momento en el que ambas ramas del manómetro se cruzan por primera vez.
d) Esperamos que se estabilice el líquido manométrico y leemos la nueva diferencia de alturas.
e) Realizamos el mismo procedimiento con las siguientes diferencias de alturas iniciales: 10.8, 23.8 y 33.5 cm.
V. CALCULOS Y RESULTADOS
V.1 Tablas de datos experimentales
Tabla 4.1: Condiciones experimentales de laboratorio
P(mmHg)
T(ºC)
%HR
760
25
97

Tabla 4.2: Determinación de la densidad de gases por el método de Víctor Meyer
M CHCL3 (g)
0.13
V del agua desplazado (mL)
17.4
T H2O en la pera (K)
24

Tabla 4.3: Relación de las capacidades caloríficas por el método de Clément y Desorme
h1
h2
γ
6
0.8
1.154
10.8
1
1.102
23.8
4.6
1.239
33.5
6.5
1.24

V.2 Tablas de datos teóricos
Tabla 4.4: Datos del cloroformo
Temperatura crítica (K)
536.15
Presión crítica (mmHg)
41192
Peso molecular (g/mol)
119.38

Tabla 4.5: Datos del agua
647.130
165984
Densidad (g/mL)
0.323

Tabla 4.6: Datos del aire
132.45
28272
Densidad (g/mL)
0.35

V.3 Cálculos
V.3.1 Densidad del Gas (Cloroformo) por el método de Víctor Meyer:

a) Corrección de la presión barométrica de la fórmula:
P´b=Pb-(100-h)100F…(7)
Siendo:
P´b, Pb : presión barométrica corregida y presión barométrica, respectivamente.
F : presión de vapor de agua a temperatura ambiente.
h : %de humedad en el aire

Datos:
Pb=760mmHg
h =97%
F =21.07 mmHg
Reemplazando en (7):
P´b=760-100-9710021.07
P´b=759.37mmHg…(8)
b) Corrección del volumen de aire desplazado a condiciones normales (CN) ,273.15K, 760mmHg.
De la fórmula:
PCNxVCNTCN=PCLVCLTCL…(9)
Siendo:
CN: condiciones normales
CL: condiciones de laboratorio
Datos:
PCN = 760 mmHg
TCN = 273.15 K
VCN = ?
PCL = P´b=758.73mmHg
TCL = 297 K
VCL = 19.4 mL
760 mmHg×VCN273.15 K=758.73mmHg×19.4mL297 K
VCN=1.783 mL×1L103mL=0.0178L
c) Determinar la densidad teórica del gas a CN, usando la ecuación de Berthelot:
De la ecuación (3)
ρTeóricoCN=PMR´T
Ecuación de Berthelot: ec (4)
R´=R1+9TCP128PcT1-6TC2T2L atmmol K
Siendo:
R´ = constante corregida
R = Constante de los gases ideales
TC, PC = Temperatura y presión crítica del gas
T y P = Temperatura y presión del gas
Reemplazando datos en (4)
R´=62.32L mmHgmol K1+9(536.15 K×21.028mmHg)128(41.192mmHg×296.15)1-6536.15K296.15K2
R´=58.87L mmHgmol K

Reemplazando R´en (3)
ρTeóricoCN=760mmHg×119.38gmol62.2452L mmHgmol K×273.15
ρTeóricoCN=5.18gL
d) Determinamos la densidad experimental del gas a CN, dividiendo la masa entre el volumen corregido.
ρExperimentalCN=mVCN…6
ρExperimentalCN=0.13g19.4L
ρExperimentalCN=6.7gL
V.3.2 Relación de las capacidades caloríficas del aire por el método de Clément y Desormes

a) Determinamos la relación de capacidades caloríficas por el método de Clement y Desormes.
*Para una altura teórica de h=6cm
h1(cm)
h2(cm)
6
0.8

Ahora hallamos γ6=h1h1-h2
γ6=h1h1-h2=66-0.8=1.154

*Para una altura de h=10.8cm
h1(cm)
h2(cm)
10.8
1.0

Ahora hallamos γ10.8=h1h1-h2
γ10.8=h1h1-h2=10.810.8-1.0=1.102

h1(cm)
h2(cm)
23.8
4.6

γ23.8=h1h1-h2=23.823.8-4.6=1.239

h1(cm)
h2(cm)
33.5
6.5

γ33.5=h1h1-h2=33.533.5-6.5=1.240
*Hallamos γ promedio:
γ
γpromedio
1.154
1.184
1.102

1.239

1.240

*Hallamos Cp y Cv teóricos:
Sabiendo que:
CpCv=γaire=1.4…(13)
Cp-Cv=R…14
Cp=1.4Cv
1.4Cv-Cv=0.082
0.39Cv=0.082L atmmol K×1 cal4.129×10-2atm L
Cv=5.0922calmol K
Cp=7.0782calmol K
*Ahora hallamos Cp y Cv experimental tenemos:
γexp=1.263
γexp=CpCv=1.263
Cp-Cv=0.082L atmmol K×1cal4.129×10-2atm L
1.2096Cv-Cv=1.9861 calmol K
0.2096Cv=1.9861 calmol K
Cv=9.47521 calmol K
Cp=11.46121 calmol K
V.4 Tablas de resultados y % de errores
Determinación de la densidad de gases por el método de Víctor Meyer
%E=5.18-8.0455.18×100%
%E=55%

VI. CONCLUSION:

En el siguiente laboratorio, hallamos el volumen corregido saliéndonos el valor teórico de 17.83 ml y nuestro valor experimental, medido por el desplazamiento del agua de la bureta, 19.4 ml, por lo cual nuestro porcentaje de error -8.09%, un error en exceso.
En este laboratorio también hallamos la densidad teórica del cloroformo saliéndonos 5.8 g/L y nuestro valor experimental 8.045 g/L, siendo nuestro porcentaje de error de 55%, porcentaje en defecto, por motivos como el mal pesaje de la masa del cloroformo, como también la del volumen desplazado.
En este laboratorio hallamos el coeficiente adiabático que por método experimental obtuvimos 1.263 y por un dato teórico sabemos que es 1.4, por lo cual nuestro porcentaje de error es de 9.78%, un porcentaje de error en defecto.

RECOMENDACIONES
Instalar bien los equipos con los que se va a trabajar, en este caso el de Victor Meyer y el de Clement y Desormes.
Verificar en ambos equipos que las conexiones, deben de estar herméticamente cerradas.
Estar atentos en el experimento de Victor Meyer, al momento de destapar la ampolla para que no se escape el gas.
En el experimento de Clement y Desormes, tener bien presionada la manguerilla para que no escape gas, y cerrar rápidamente el tubo de la tapa, ni bien crucen los líquidos, para evitar márgenes de error, para ello nuestra velocidad de reacción debe ser pronta.

VII. DISCUSION:

El porcentaje de error obtenido en el primer experimento fue debido a que no se tuvo la rapidez necesaria al colocar la ampolla con el cloroformo dentro del tubo de ensayo sumergido en agua caliente.

En el caso del experimento de la relaciones de las capacidades caloríficas no se tuvo el cuidado ni rapidez al momento de cerrar la entrada de aire y luego al observar el cruce de los meniscos.

VIII. BIBLIOGRAFÍA

INFORME GASES FISICOQUIMICA TERMINADO NOEL

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